雪氷ー大気間の物質・水循環の解明
雪氷ー大気間の物質・水循環の解明
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北極で行ってきた物質・水循環の観測から得られた知見を、もう少し、丁寧に定量的な理解を得たいと考え、寒冷な北海道の地の利を活かして、実験、観測を行っています。
フロストフラワー形成のメカニズム
フロストフラワー形成のメカニズム
これまでの観測から，海氷上に形成されるフロストフラワーには化学成分が選択的に濃縮していることがわかりました．日本で一番寒い町、陸別町に海水水槽を作り、人工的にフロストフラワーを形成させる実験を行っています。
積雪表面への汚れ物質の沈着過程
積雪表面への汚れ物質の沈着過程
融雪期初期に積雪の表面がよごれていることが観察されます。融解水が流下する時に一部の不純物は融解水とともに流下し、一部は積雪表面に残ると考えられていますが、定量的な理解までには至っていません。積雪変態モデルに組み込むために必要は諸パラメーターを観測から明らかにします。
アイスコアを用いた古環境復元
アイスコアを用いた古環境復元
氷河を円柱状にくりぬいて得られる試料（アイスコア）を分析すると、過去から現在までの気候や環境の変化を復元することができます。近年、身近な問題になってきている地球温暖化現象における人間活動の影響を正しく評価するためには、人間活動が活発になる前からの数百年間の環境変動を明らかにする必要があります。
これまで，アラスカのランゲル山（2003-4），オーロラピーク（2008），カムチャツカ半島のイチンスキー山（2006），グリーンランドの南東ドーム（2015），北西部（SIGMA-Aサイト）（2017）、グリーンランドの南東ドームII（2021）においてアイスコアを掘削しました．
現在は、グリーンランドSE-DomeII、南極沿岸H15、H128のアイスコアを用いた研究を行っています。
主な研究成果
Kawakami, K., Iizuka, Y., Sasage, M., Matsumoto, M., Saito, T., Hori, A., Ishino, S., Fujita, S., Fujita, K., Takasugi, K., Hatakeyama, T., Hamamoto, S., Watari, A., Esashi, N., Otsuka, M., Uemura, R., Horiuchi, K., Minowa, M., Hattori, S., Aoki, T., Hirabayashi, M., Kawamura, K. and Matoba, S. (2023) SE-Dome ice core dating with half-year precision: increasing melting events from 1799 to 2020 in Southeastern Greenland. J. Geophys. Res:Atmos., 128, e2023JD038874. https://doi.org/10.1029/2023JD038874 (20230726)*
Kurosaki, Y., Matoba, S., Iizuka, Y., Fujita, K., and Shimada, R. (2022). Increased oceanic dimethyl sulfide emissions in areas of sea ice retreat inferred from a Greenland ice core., Commun. Earth Environ., 3, https://doi.org/10.1038/s43247-022-00661-w (20221226)*Amino, T., Iizuka, Y., Matoba, S., Shimada, R., Oshima, N., Suzuki, T., Ando, T., Aoki, T., Fujita, K. (2020): Increasing dust emission from ice free terrain in southern Greenland since 2000, Polar Science, doi:10.1016/j.polar.2020.100599
Kurosaki et al. (2020): Reconstruction of sea ice concentration in northern Baffin Bay using deuterium excess in a coastal ice core from the northwestern Greenland Ice Sheet, JGR-Atmos. https://doi.org/10.1029/2019JD031668
季節海氷域における雪氷ー大気間の物質・水循環の解明とその気候への影響評価（このプロジェクトは終了しました）
季節海氷域における雪氷ー大気間の物質・水循環の解明とその気候への影響評価（このプロジェクトは終了しました）
ArCS II（北極域研究加速プロジェクト）のもとで行っている研究プロジェクトです．この課題では，季節海氷域の局所的な水循環と海氷域からの物質放出に関わる大気化学プロセスの定量的な把握と、諸過程の各種モデルへ組み込むためのデータベース構築を目的に、グリーンランド季節海氷域沿岸部でのエアロゾル、水蒸気、気象モニタリングとアイスコア掘削を行い、温暖化下における諸過程の経年変化を明らかにします。
フロストフラワー形成の伴う化学成分の濃縮・分別過程
フロストフラワー形成の伴う化学成分の濃縮・分別過程
これまでの観測から，海氷上に形成されるフロストフラワーには化学成分が選択的に濃縮していることがわかりました．その中でも，臭素とヨウ素は極夜が明けたときに，大気中に放出され大気中での酸化還元反応に大きく関わっている可能性が見いだされました．
この研究課題では，グリーンランド北西部のシオラパルク村の海氷上で観測を行い，これらの化学過程を定量的に解明することを目指します．
水蒸気中の水同位体比観測 〜冬期季節海氷域における水循環過程
水蒸気中の水同位体比観測 〜冬期季節海氷域における水循環過程
2000年代以降，グリーンランド北西部シオラパルク村では冬期最盛期にもかかわらず，海氷が割れて流出することが増えています．海氷流出したときの海水面からは水蒸気や化学物質が大気に放出され，その付近に雲が形成さえることが観測されています．この課題では，季節海氷域から放出される水蒸気と物質を，現地での気象・エアロゾル観測から明らかにします．2021年に観測拠点を開設し，気象観測，エアロゾル採取，大気中の水蒸気同位体比観測などを開始します．
主な研究成果
飯塚芳徳、的場澄人、宮﨑雄三 (2020). アイスコア—極域海氷—海洋エアロゾル研究の新展開、大気化学研究、44、044A01（査読有り）
Hara, K. K. Osada, M. Yabuki, S. Matoba, M. Hirabayashi, S. Fujita, F. Nakazawa, T. Yamanouchi (2020): Atmospheric sea-salt and halogen cycles in the Arctic. Environ. Sci.: Processes Impacts, doi:10.1039/D0EM00092B (20200710)
Hara, K. K. Osada, M. Yabuki, S. Matoba, M. Hirabayashi, S. Fujita, F. Nakazawa, T. Yamanouchi (2020): Atmospheric sea-salt and halogen cycles in the Arctic. Environ. Sci.: Processes Impacts, doi:10.1039/D0EM00092B (20200710)
Kurosaki et al. (2020): Reconstruction of sea ice concentration in northern Baffin Bay using deuterium excess in a coastal ice core from the northwestern Greenland Ice Sheet, JGR-Atmos. https://doi.org/10.1029/2019JD031668
グリーンランド氷床の暗色化と表面質量収支に関する研究（このプロジェクトは終了しました）
グリーンランド氷床の暗色化と表面質量収支に関する研究（このプロジェクトは終了しました）
SIMGA (Snow impurity and glacial microbe effect on the Arctic) プロジェクト
SIMGA (Snow impurity and glacial microbe effect on the Arctic) プロジェクト
北極圏における近年の急激な雪氷の融解を多くの気候モデルが再現できていない原因として挙げられる黒色炭素等光吸収性エ アロゾルによる積雪汚染と雪氷微生物による雪氷面アルベド低下の実体を明らかにすることを目的に、グリーランド氷床での気象・雪氷観測、札幌，中札内での積雪観測を行っています。
「近年のグリーンランド氷床表面の暗色化と急激な表面融解に関する研究」（基盤研究（A）代表：青木輝夫（極地研），2016〜19年度
「北極域における積雪汚染及び雪氷微生物が急激な温暖化に及ぼす影響評価に関する研究」 （基盤研究(S) 代表：青木輝夫（気象研）、2011～15年度
主な研究成果
廣瀬聡、青木輝夫、庭野匡思、的場澄人、谷川朋範、山口悟、山崎哲秀 （2021）：北西グリーンランド氷床上SIGMA-Aサイトで観測された雪氷面熱収支の特徴、雪氷、83、印刷中
Matoba, S., Hazuki, R., Kurosaki, Y., Aoki, T. (2020): Spatial distribution of the input of insoluble particles into the surface of the Qaanaaq Glacier, northwestern Greenland. Frontiers Earth Sci., 11:542557. doi: 10.3389/feart.2020.542557
Kurosaki et al. (2020): Reconstruction of sea ice concentration in northern Baffin Bay using deuterium excess in a coastal ice core from the northwestern Greenland Ice Sheet, JGR-Atmos. https://doi.org/10.1029/2019JD031668
Tanikawa et al. (2020): Effects of snow grain shape and mixing state of snow impurity on retrieval of snow physical parameters from ground -based optical instrument. J. Gephys. Res.-Atmosphere, 125, e2019JD031858. doi: 10.1029/2019JD031858.
黒﨑豊、的場澄人、飯塚芳徳、庭野匡思、谷川朋範、青木輝夫（2018）: バッフィン湾周辺の環境がグリーンランド北西部の降雪中のd-excessと化学成分に与える影響、雪氷、80 (6)、515-529. (20180925)
Matoba, S., M. Niwano, T. Tanikawa, Y. Iizuka, T. Yamasaki, Y. Kurosaki, T. Aoki, A. Hashimoto, M. Hosaka and S. Sugiyama (2018): Field activities at the SIGMA-A site, northwestern Greenland Ice Sheet, 2017, Bullet. Glaciol. Res., 36, 15-22. doi:10.5331/bgr.18R01. (20180423)
Niwano, M., T. Aoki, A. Hashimoto, S. Matoba, S. Yamaguchi, T. Tanikawa, K. Fujita, A. Tsushima, Y. Iizuka, R. Shimada and M. Hori (2018): NHM-SMAP: spatially and temporally high-resolution nonhydrostatic atmospheric mode coupled with detailed snow process model for Greenland Ice Sheet, The Cryosphere, 12, 635-655. doi:10.5194/tc-12-635-2018.
雪氷圏の雪氷・大気に関する様々な研究
雪氷圏の雪氷・大気に関する様々な研究
主に化学的な解析という観点から、以下の共同研究、個人的な研究を行っています。
積雪アルベド陸面モデル改良のための積雪物理量及び熱収支に関する観測的研究
積雪アルベド陸面モデルの精度向上を目的に、低温研観測露場において冬季に放射、気象、エアロゾルの連 続観測を行っている。また、積雪断面観測を週2回の頻度で行い、積雪物理量を計測し化学試料を採取した。化学試料を用い、積雪中のブラックカーボン、不溶性微粒子量、溶存化学種濃度を測定している。本研究は、気象研究所、国立極地研究所、防災科学技術研究所との共同研究である。（e.g. Katsuyama et al., 2017）
南パタゴニア氷原の縦断積雪観測
箕輪昌紘さん（学振特別研究員）が行った南パタゴニア氷原の積雪研究に、観測チームが採取した積雪試料の水同位体比分析の担当とし参加し、積雪をもたらした水蒸気の供給源の推定を行いました。（Minowa et al., 2019）
チベット高原の水循環
西村弥亜教授（東海大学）が主催されているチベット高原の水循環に関する研究プロジェクトで採取された降水、河川水の水同位体比分析を担当しました。（Nishimura et al., 2020）
東グリーンランド掘削プロジェクト（EGRIP）
コペンハーゲン大学が主催している東グリーンランド深層掘削プロジェクトに、関連研究としてJAXA主催のG-COMC衛星の検証のための観測に参加しました。観測時に行った積雪観測のデータの一部が論文になりました。（Komuro et al., 2020）
アラスカの地下氷（アイスウェッジ）からの環境復元
アラスカのアイスウェッジにに含まれる化学成分分析を担当しました。12,700年前のヤンガードリアス期に、北極海アラスカ沖のビューフォート海が海氷によって閉ざされておらず海洋生物活動があった可能性が示唆されました。（Iizuka et al., 2019）
主な研究成果
Minowa, M., M. Schaefer, P. Skvarca, S. Matoba, G. Gacitúa (2019): Glaciological traverse across the Southern Patagonican Icefield, Bull. Glaiol. Res., 37, 31-45. doi: 10.5331/bgr.19R03.
Nishimura, M., T. Matsunaka , W. Junbo, S. Matoba, A. Tsushima, L. Zhu, Y. Izutsu (2020): Sources and behavior of monsoon air masses in the lowest-latitude region on the Tibetan Plateau, and their paleoclimatic implications. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaecol. doi: 10.1016/j.palaeo.2020.109750. in press.
Iizuka , Y., C. Miyamoto, S. Matoba, G. Iwahana, K. Horiuchi, Y. Takahashi, N. Kanna, K. Suzuki, H. Ohno (2019): Ion concentrations in ice wedges: An innovative approach to reconstruct past climate variability, Earth and Planet. Sci. Lett., 515, 58-66. doi://10.1016/j.epsl.2019.03.013. (20190309)
Katsuyama, T., M. Inatsu, K. Nakamura and S. Matoba (2017): Global warming response of snowpack at mountain range in northern Japan estimated using multiple dynamically downscalled data, Cold Regions Science and Technology, 136, 62-71, doi:10.1016/j.coldregions.
Komuro, Y., Nakazawa, F., Hirabayashi, M., Goto-Azuma, K., Nagatsuka, N., Shigeyama, W., Matoba, S., Homma, T., Steffensen, J. P., Dahl-Jensen, D. (2020): Temporal and spatial variabilities in surface mass balance at the EGRIP site, Greenland from 2009 to 2017. Polar Science, accepted doi:10.1016/j.polar.2020.100568 (20200807)
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